Colonna di Vinogradskij
La colonna di Vinogradskij è un semplice dispositivo per la cultura di una grande diversità di microrganismi. Inventato da Sergej Vinogradskij il dispositivo è costituito da una colonna di fango e acqua di stagno, con l'aggiunta di una fonte di carbonio come carta da giornale (contenente cellulosa), o gusci d'uovo (contenenti carbonato di calcio) e una fonte di zolfo come il gesso (solfato di calcio) o rosso d'uovo.
Esponendo la colonna alla luce del sole per parecchi mesi, si producono in seno alla colonna un gradiente di aerobiosi/anaerobiosi e un gradiente di concentrazione di zolfo. Questi due gradienti causano la crescita di una notevole diversità di microrganismi come clostridium, desulfovibrio, chlorobium, chromatium, rhodomicrobium, beggiatoa, e molte altre specie di batteri, cianobatteri, e alghe.
Nella colonna si formano numerosi gradienti di concentrazione, a seconda delle sostanze nutritive aggiunte, che comportano la crescita di una varietà di organismi di cui sopra. Possiamo distinguere due fasi, la fase aerobica acqua e fango e la fase anaerobica costituita dal fondo. A causa della bassa solubilità dell'ossigeno in acqua rapidamente l'acqua diventa anossica verso l'interfaccia del fango e acqua.
Realizzazione
[modifica | modifica wikitesto]La colonna è costituita da una miscela di ingredienti di massima. Un cilindro di vetro o un tubo di plastica (30 centimetri di lunghezza e 5 centimetri di diametro, le misure esatte non sono critiche) è riempito per un terzo di fango di stagno, rimuovendo legnetti, detriti e/o bolle d'aria. Il fango è addizionato di circa lo 0,25% w/w di carbonato di calcio e di circa lo 0,50% w/w di solfato di calcio o di solfato di sodio, gusci d'uovo e tuorlo d'uovo, rispettivamente, sono ricchi di questi minerali e sono generalmente utilizzati allo scopo. Si mescola il tutto con pezzi di carta da giornale tagliuzzata o fieno (per la cellulosa). Un ulteriore livello anaerobico si realizza con l'aggiunta di solo fango, portando il contenitore a essere pieno per due terzi. L'ultimo terzo è costituito per metà da acqua di stagno e per metà da aria. La colonna è sigillata ermeticamente per evitare l'evaporazione di acqua e lasciata ad incubare per diversi mesi a temperatura ambiente in forte luce naturale.
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La colonna di Vinogradskij rimane un'affascinante dimostrazione di fototrofia, chemioautotrofia ed ecologia dei microrganismi, come dimostrato dalle conferenze di microbiologia in tutto il mondo.
Tabella riepilogativa
[modifica | modifica wikitesto]| Microrganismi e ordine di comparsa (dall'alto verso il basso della colonna) | Principali generi rappresentativi | Fonte di energia | Fonte di Carbonio | Reazioni principali correlate | Trofismo | Condizioni ambientali |
|---|---|---|---|---|---|---|
| Protisti, Diatomee, Cianobatteri | Vari | Fotosintesi o Eterotrofia, Fotosintesi, Fotosintesi | Aerobiosi | |||
| Batteri zolfo ossidanti | Thiobacillus | H2S | H2S → Zolfo e composti ossidati dello zolfo (Ossidazione) | Chemiolitotrofo | Aerobico | |
| Batteri zolfo ossidanti | Beggiatoa | H2S | CO2 in anaerobiosi, carbonio organico in aerobiosi | H2S → Zolfo (Ossidazione) | Chemiolitotrofo | Anaerobico facoltativo |
| Batteri porpora non-sulfurei | Rhodospirillum | Luce e Carbonio organico | Carbonio organico | Fotosintesi | Fotoorganotrofo | Anaerobico facoltativo |
| Batteri sulfurei porpora | Chromatium | H2S e luce | Co2 (dal Carbonato di calcio) | H2S → Zolfo insolubile e solfati | Fotolitotrofo | Anaerobico |
| Batteri sulfurei verdi | Chlorobium | H2S e luce | CO2 (dal Carbonato di calcio) | H2S → Zolfo insolubile e solfati | Fotolitotrofo | Anaerobico |
| Batteri solforiduttori | Desulfovibrio | Idrogeno solfato | Solfati → H2S (riduzione solfati) | Chemiolitotrofo | Anaerobico aerotollerante | |
| Batteri anaerobi obbligati non-sulfurei | Clostridium | Fermentazione anaerobica del Glucosio (ottenuto dalla degradazione della Cellulosa) | Cellulosa (dalla carta) | Cellulosa → Glucosio (Ossidazione) | Eterotrofo | Anaerobico obbligato |
Bibliografia
[modifica | modifica wikitesto]- (EN) L. B. Taras, Promoting student involvement with environmental laboratory experiments in a general microbiology (PDF) [collegamento interrotto], in Microbiology Education, vol. 4, 2003, pp. 23-29.
- (EN) G. A. Zavarzin, Winogradsky and modern microbiology, in Winogradsky and modern microbiology, vol. 75, n. 5, 2006, pp. 501-511, DOI:10.1134/S0026261706050018.
- (EN) B. Rogan, M. Lemke, M. Levandowsky, T. Gorrel, Exploring the Sulfur Nutrient Cycle Using the Winogradsky Column (PDF), in The American Biology Teacher, vol. 67, n. 6, 2005, pp. 348-356 (archiviato dall'url originale il 4 marzo 2016).
- (EN) Lloyd Ackert Jr. (2006) The Role of Microbes in Agriculture: Sergei Vinogradskii’s Discovery and Investigation of Chemosynthesis, 1880–1910. Journal of the History of Biology, su springerlink.com. URL consultato il 12 giugno 2021 (archiviato dall'url originale l'11 aprile 2013).
- (EN) Lloyd Ackert Jr. (2007) The “Cycle of Life” in Ecology: Sergei Vinogradskii’s Soil Microbiology, 1885–1940. Journal of the History of Biology, su springerlink.com. URL consultato il 12 giugno 2021 (archiviato dall'url originale il 29 aprile 2016).
Altri progetti
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Collegamenti esterni
[modifica | modifica wikitesto]- (EN) Animated tutorial by Science Education Resource Center - Carleton College
- (EN) Winogradsky column: perpetual life in a tube - Edinburgh University
- (EN) Experiment: The Winogradsky Column, su woodrow.org. URL consultato il 9 dicembre 2009 (archiviato dall'url originale il 9 ottobre 2010).
- (EN) Winogradsky research group [1]
- (EN)
How to Build a Winogradsky Column, su YouTube. by NASA Quest - (EN) Construction of a Winogradsky Column, su biofilmbook.hypertextbookshop.com.
- (EN) The Winogradsky Column, su sumanasinc.com.
